材料化学导论练习与思考题

第一章 绪论

1. 讨论新材料与材料加工新技术的出现对现代工业的影响。 2. 举例说明新材料如何引导科技进步。 3. 列举几种你常见到过的和心目中的复合材料。 4. 列举几种正处于发展期的新材料。 5. 简述材料的不同分类方法。 6. 何谓航天高聚物?试举例说明之。

7. 我国在东汉制造出了（ ），她是中国文化的象征，极大地促进了世界文明。

（A）陶瓷 （B）瓷器 （C）青铜器 （D）丝绸

8. 从我国河南商遗址出土的司母戊鼎重8750N，是世界上最古老的大型（ ）。 （A）石器 （B）瓷器 （C）青铜器 （D）铁器 9. 工程材料一般可分为（ ）等四大类。

（A）金属、陶瓷、塑料、复合材料 （B）金属、陶瓷、塑料、非金属材料 （C）钢、陶瓷、塑料、复合材料 （D）金属、陶瓷、高分子材料、复合材料 判断题：

10. 金属材料韧性好，应用广泛，是重要的工程材料。（ ）

11. 材料的加工性能有铸造性、压力加工性、焊接性、热处理性能、切削性能、硬度、强度

等。（ ）

第二章 晶体学基础

1. 为什么14种种点阵型式中有正交底心，而无四方底心，也没有立方底心型式？ 2. 0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 3. 方向为[111]的直线通过1/2，0，1/2点，则在此直线上的另外两点的坐标是什么？ 4. 画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），（321）；[010]，[011]，

[111]，[231]，[321]。

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5. 在六方晶体中，绘出常见晶面：（1120），（0110），（1012），（1100），（1012）。

6. (a)在立方体系中，[100]方向和[211]方向的夹角是多少？(b)[011]方向和[111]方向的夹角是

多少？

7. 一平面与晶体两轴的截距为a=0.5,b=0.75,并且与Z轴平行，则此平面的米勒指标是什么？ 8. 一平面与三轴的截距为a=1,b=-2/3,c=2/3, 则此平面的米勒指标是什么？ 9. 立方晶体中的[001]方向是（ ）

（A）二次对称轴 （B）四次对称轴 （C）六次对称轴 10. 晶体的特性是（ ）

（A）有确定的熔点，无各向异性； （B）有确定的熔点，有各向异性； （B）无确定的熔点，有各向异性； （D）无确定的熔点，无各向异性； 11. 名词解释：（1）点群和空间群；（2）空间格子和晶胞

第三章 金属材料

1.

当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？若(按K+半径不变) 求负离子半径。 2.

已知钠的晶胞是a=0.429nm体心立方晶胞，写出Na晶胞中各个原子的坐标，并求出：（a）体心原子与任何一个晶胞顶点的原子之间的距离。（b）金属钠的理论密度。 3.

铜的晶体结构为FCC，晶格参数为0.3615nm，相对原子质量为63.，计算铜的密度（g/m3）。

4. Mo的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=0.31468nm，试求Mo的原子半径r。 5. 6.

硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 试述导体、半导体和绝缘体的电子能带结构区别。

7. Cr的晶格常数a=0.28844nm，密度为ρ=7.19g/cm3，试确定此时Cr的晶体结构。 8.

铁的单位晶胞为立方体，晶格常数 a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。 9.

计算面心立方、体心立方和密排六方晶胞的致密度。

10. 在体心立方结构晶胞的（100）面上按比例画出该面上的原子以及八面体和四面体间隙。 11. 厚度0.08mm、面积670mm2的薄铝片(a)其单位晶胞为立方体，a=0.4049nm，则此薄片共

含多少个单位晶胞？(b)铝的密度2.7mg/m3，则每个单位晶胞的质量是多少？

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12. 最常见的金属晶体结构有哪几种？

13. 多种金属涂层可以对钢提供保护，包括锌、铅、锡、铝、镍等。使用哪一种涂层即便局

部发生剥落也仍旧可以起到保护作用？ 14. 金属的电阻率受到下列因素影响。（ ）

（A）温度 （B）杂质 （C）塑性形变 （D）以上都正确 15. 金属的疲劳的影响因素有（ ）

（A）表面粗糙度 （B）合金中存在第二相 （C）腐蚀性的环境 （D）应力集中

16. 在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为（ ）

（A）肖脱基缺陷 （B）弗兰克尔缺陷 （C）线缺陷 17. 下列物质由液体凝固成固体的过程是结晶过程的为（ ）

（A）铜、氯化钠、玻璃、水银 （B）石蜡、玻璃、铜、铝 （C）铜、铝、水银、氯化钠 （D）铜、铝、氯化钠、石蜡 18. 金属中金属离子（ ）

（A）在空间有规律的排列 （B）在空间无规律的排列 （C）可自由运动 （D）与自由电子互不吸引 19. 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（ ）

（A）{100} （B）{110} （C）{111} （D）<110> 20. 在面心立方晶格中，密排面是（ ）

（A）<110> （B）<111> （C）{110} （D）{111} 21. Al和Zn的晶格类型分别属于( )。

（A）面心立方晶格和体心立方晶格 （B）体心立方晶格和面心立方晶格 （C）体心立方晶格和密集六方晶格 （D）面心立方晶格和密集六方晶格 22. 体心立方晶格、面心立方晶格、密集六方晶格中一个晶胞所含原子数分别为（ （A）9、14、17 （B）2、4、8 （C）2、4、6 （D）9、14、21 23. 体心立方晶格和面心立方晶格中原子半径r和晶格常数a之间的关系是（ ） （A）r=0.35a和r=0.43a （B）r=0.71a和r=0.87a （C）r=0.87a和r=0.71a （D）r=0.43a和r=0.35a 24. 体心立方晶格的致密度为（ ）。

（A）47% （B）68% （C）74% （D）86% 25. 密集六方晶格的配位数为（ ）。

3

） （A）3 （B）6 （C）8 （D）12 26. 晶体中的位错是一种（ ）。

（A）点缺陷 （B）线缺陷 （C）面缺陷 （D）间隙原子 27. 固溶体的晶体结构（ ）。

（A）与溶剂相同 （B）与溶质相同

（C）与溶剂、溶质都不相同 （D）与溶剂相同，也可能与溶剂不同 28. 间隙固溶体一定是（ ）。

（A）无限固溶体 （B）有序固溶体 （C）有限固溶体 （D）置换固溶体 29. 在一般情况下，若金属的晶粒细，则（ ）。

（A）金属的强度高，塑性好，韧性好。 （B）金属的强度高，塑性好，韧性差。 （C）金属的强度高，塑性差，韧性好。 （D）金属的强度低，塑性好，韧性好。 30. 名词解释：（1）配位数和配位多面体；（2）类质同晶和同质多晶；（3）弗伦克尔缺陷和

肖特基缺陷；（3）刃型位错和螺位错。 是非题：

31. fcc中的八面体间隙比bcc中的大，故fcc中的原子排列比较松散。（ ） 32. 小角度晶界均是由刃位错排列而成。（ ）

33. 室温下，金属晶粒越细小，则其强度愈高，塑性愈低。（ ） 34. 过冷度愈大，晶体生长速率越快，则晶粒就愈粗大。（ ）

35. 晶界原子排列混乱，能量高，原子易活动，因此晶界强度较晶内低。（ ）

36. 金属导电和导热主要载流子都是自由电子，所以热导率和电导率之间存在必然的联系。

（ ）

第四章 无机非金属材料

1. 一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO

的密度是多少？

2. 计算（a）面心立方金属的原子致密度；（ b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子

；（C）由计算结果，可以引出什么结论？ 半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）

3. K+和Cl-的离子半径分别为0.133nm，0.181nm，KCl具有CsCl型结构，试求其密度(ρ)和堆

积系数(K)？

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4. 在离子晶体中，密堆积的负离子恰好互相接触并与中心正离子也恰好相互接触时，正负

离子的半径比为临界半径比：（1）立方体配位（2）八面体配位；（3）四面体配位；（4）三角形配位。

5. 简述无机非金属材料中不同键合类型对材料性能的影响，并举例进行说明。

6. CaTiO3为标准钙钛矿型结构，简述其结构特征，分析其中钙离子、钛离子和氧离子的配

位数。

7. 影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 8. 试述导体、半导体和绝缘体的电子能带结构区别。 9. 产生介电损耗的原因是什么？主要的影响因素有哪些？

10. 画出软磁材料和硬磁材料典型的B-H曲线，在图上标明：（1）起始磁导率；（2）最大磁

导率；（3）饱和磁感应强度；（4）剩磁；（5）矫顽力。说明软磁材料和硬磁材料在性能上的主要区别。

11. 为什么有些透明材料是带色的，有些是无色的？ 12. 将下列材料与最突出的性质连线。

氮化硼 低价格 石墨 机加工性 氧化铝 润滑性 玻璃陶瓷 高硬度

13. 有哪些方法可以改善材料的韧性？试举例说明。 14. 电磁辐射是一种波，由（ ）组成。

（A）电场分量 （B）磁场分量 （C）热场分量 （D）应力场分量 15. 热电转换材料的应用有（ ）

（A）温度测量 （B）分析金属材料的组织结构转变电 （C）温差发 （D）测量压力的大小

16. 氯化铯（CsCl）为有序体心立方结构，它属于（ ）。

（A）体心立方点阵 （B）面心立方点阵 （C）简单立方点阵 17. 共价键的结合力比金属键的结合力（ ）。

（A）强 （B）弱 （C）强弱不一定 （D）强弱相等 18. 有些物质在一定的温度TC以下时，电阻为零，同时完全排斥磁场，即磁力线不能进入其

内部，这就是（ ）现象。

（A）导电 （B）超导 （C）导磁 （D）超磁

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19. 磁性材料在磁场中被充磁，当磁场去除后，材料的磁性仍长时间内保留。这种磁材料称

为（ ）。

（A）软磁材料 （B）无磁材料 （C）抗磁材料 （D）永磁材料 20. 名词解释：（1）微晶假说和无规网络假说；（2）网络形成剂和网络变性剂；（3）桥氧和

非桥氧；（4）烧成和烧结。 是非题：

21. 热胀冷缩受到时会产生热应力。（ ） 22. 透明材料的反射率极大。（ ）

23. 临界转变温度TC高于273K的超导材料叫做高温超导材料。（ ）

第五章 高聚物材料

1. 与金属材料和无机非金属材料比较，高分子材料的组成和结构有什么特征？ 2. 说出获得诺贝尔化学奖的高分子科学家的名字和他们的主要贡献。

3. 下列产品中哪些属于聚合物？ (1) 水； （2）羊毛； (3) 肉； (4) 棉花； (5) 橡胶轮胎；

(6) 涂料。

4. 为什么会出现高分子链聚集态结构？高分子链聚集态结构包含哪些内容？ 5. 为什么高分子链具有一定柔性？

6. 聚合物的分子结构对主链的柔顺性有何影响？

7. 什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。

8. 按值递增的次序排列数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。

9. 下列哪一种聚合物是单分散的？（1）天然橡胶；(2) 玉米淀粉；(3) 棉纤维素；(4) 牛奶

酪蛋白；(5) 高密度聚乙烯；(6) 聚氯乙烯；(7) β—角蛋白； (8) 尼龙-66；(9) 脱氧核糖核酸；(10) 石蜡。

10. 名词解释：（1）高分子； (2) 链节； （3）聚合度； (4) 多分散性； (5) 网状结构； (6)

共聚物。

11. 写出下列高分子的重复单元的结构式：(1) PE；(2) PS；(3) PVC；(4) POM；(5) 尼龙；(6)

涤纶。

12. 是否可以通过内旋转将无规立构聚丙烯转变为全同立构聚丙烯？为什么？在全同立构聚

丙烯晶体中，分子链是否呈无规线团构象？

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13. 下列聚合物中哪些是热固性的？哪些是热塑性的？（1）纤维素；(2) 未硫化橡胶；(3) A

阶段酚醛树脂；(4) 纤维素；（5）模制的酚醛塑料；(6) 硫化橡胶。 14. 试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。

15. 在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接，且所得的聚合物

多为无规立构？

16. 下列高聚物中哪些是结晶性的，哪些是非晶性的？（1）聚乙烯；（2）全顺式1.3聚异戊

二烯；（3）尼龙6；（4）聚碳酸酯；（5）乙烯和丙烯的无规共聚物；（6）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯；（7）间同立构聚氯乙烯；（8）无规立构聚丙烯；（9）固化酚醛塑料；（10）聚对苯二甲酸丁二醇酯；（11）ABS；（12）聚乙烯醇。

17. 简要说明聚合物晶体与金属晶体、离子晶体和无机共价晶体的主要差别。

18. 无规、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异？在这些共聚物名称中，对前后单体的

位置有何规定？

19. 为什么高分子链具有柔性？试比较下列各组内高分子链柔性的大小并简要说明理由。（1）

聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；（2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯；（4）聚甲醛、聚苯醚；（5）尼龙66、聚对苯二甲酰对苯二胺。 20. 简要解释下列名词，并指出它们之间的异同点。

（1）①本体聚合；②气相聚合；③固相聚合；④熔融缩聚。 （2）①悬浮聚合；②乳液聚合；③界面缩聚。

（3）①溶液聚合；②淤浆聚合；③均相聚合； ④沉淀聚合。 21. 归纳金属、陶瓷、高分子材料在组成和结构方面的主要异同点。 22. 解释合成纤维的加工成形过程中为什么要进行牵伸和热定形？ 23. 什么是高分子合金？高分子合金常出现什么微观形态结构？ 24. 什么是聚合物共混复合材料？其基本特征是什么？

25. 高聚物的实际强度大大低于理论强度，你能从哪些方面给予解释？

26. 画出线型非晶态高聚物形变~温度曲线，从分子运动的观点简述其三种力学状态产生的起

因。

27. 为什么高分子材料是热的不良导体？

28. 。高分子材料中结合键的主要形式是（ ）。

（A）分子键与离子键 （B）分子键与金属键 （C）分子键与共价键 （D）离子键与共价键 29. 高分子材料大分子链的形状主要有（ ）等三类

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（A）线型、晶化型、体型 （B）线型、支化型、晶型 （C）线型、支化型、体型 （D）伸直型、折叠型、体型 30. 线型无形高聚物温度处于Tg~Tf之间的状态是（ ）。

（A）玻璃态，表现出高弹性 （B）高弹态，表现出普通弹性 （C）粘流态，表现出非弹性 （D）高弹态，表现出高弹性 31. 高聚物的粘流性指的是（ ）。

（A）应变滞后于应力的特性 （B）应力滞后于应变的特性 （C）粘性流动的特性 （D）高温时才能发生弹性变形的特性 32. 高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象叫（ ）。

（A）蠕变 （B）柔顺性 （C）内耗 （D）应力松弛 33. 下列说法错误的是（ ）。

（A）高分子材料是良好的绝缘体。 （B）热固性塑料比热塑性塑料的耐热性要低。 （C）高分子材料的耐酸性良好 （D）晶态高聚物比无定形高聚物的强度和硬度都要高。 34. 聚氯乙烯（PVC）是一种（ ）。

（A） 热固性塑料，可制造化工用排污管道 （B） 热塑性塑料，可用作导线外皮绝缘材料 （C） 合成橡胶，可制造轮胎

（D） 热固性塑料，可制造雨衣、台布

35. 下列说法错误的是（ ）。

（A）聚苯乙烯可制造车辆灯罩

（B）ABS是一种综合性能良好的工程塑料，可制造泵叶轮、仪表壳等 （C）聚四氟乙烯耐腐蚀性好，但不能耐王水的腐蚀 36. 酚醛塑料是（ ）。

（A）热固性塑料，可制造农用薄膜 （B）热塑性塑料，可制造农用薄膜 （C）热固性塑料，可制造插头、刀阐、内燃机曲轴皮带轮 （D）热塑性塑料，可制造仪表壳 37. 锦纶是一种合成纤维，（ ）。

（A）强度大，弹性好，但耐磨性差 （B）强度大，耐磨性好，但耐腐蚀性差 （C）强度大，耐磨性好，耐腐蚀性好 （D）耐磨性好，耐蚀性好，但强度低 38. （ ）是耐热塑料。

（A）聚四氟乙烯，环氧树脂 （B）聚四氟乙烯，聚氯乙烯

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（C）聚氯乙烯，环氧树脂 （D）聚四氟乙烯、聚乙烯 39. 下列说法错误的是（ ）。

（A） 涤纶强度高，用于运输带、传动带、轮胎帘子线等 （B） 锦纶也叫的确良，质轻、强度高，弹性和耐磨性好 （C） 腈纶质轻，柔软，保暖性好，不虫蛀，弹性性，吸湿小 （D） 氯纶保暖性好，遇火不易燃烧，化学稳定性好

40. 热塑性塑料的特点是：加热时软化并熔融，可塑造成型，冷却后即成型并保持既得形状，

而且该过程（ ）。

（A）不可反复进行 （B）可反复进行 是非题：

41. 高压聚乙烯的分子链支链较多，相对分子质量、结晶度较低，质地柔软，常用来制作塑

料薄膜、软管和塑料瓶等。（ ）

42. 硬质聚氯乙烯有较高的机械强度和较好的耐蚀性，可制作工业的废气排污排毒塔、气体

液体输送管，制造贮槽、离心泵、通风机等。（ ） 43. 尼龙66强度高，是一种热固性塑料。（ ）

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